荧光光谱仪高锰含铁物料工作曲线的绘制与应用

DOI:10.3969/j.issn.l006-110X.2021.03.018
荧光光谱仪高&含铁物料工作曲线的绘制与应用
赵征新
（天津天铁集团有限公司，河北056404）
［摘要］由于进厂含铁物料品位的调整，天铁公司中心化验室使用MXF-2400荧光仪分析高锰含铁物料时，物料全铁成分分析结果偏低0〜0,%。

为此作者带领化验人员对全铁成分分析误差的原因进行了剖析，发现以前的荧光仪工作曲线已不能完全满足现在含铁物料的分析精度要求。

通过长期进行重复试验和自行配置高锰含铁物料标准样品,对荧光仪化验低品位、高锰含铁物料的工作曲线重新进行了绘制,最终实现了含锰量在6.17%以下的所有含铁物料全铁元素、锰元素精准测定的目标。

［关键词］绘制工作曲线;低品位；高锰含铁物料;精准测定
Drawing and application of working curve
of high manganese iron-containing materials in fluorescence spectrometer
ZHAO Zheng-xin
(Tianjin Tianho Gronu Ce.,Lth.,HEBEI056404)
Abstract Due te the anjustmert of the gone of iron--ontainine materials of erUy factoro,the analysis results of the total iron content aro0〜0.5%loweo when the MXF-2400fluorescence instrument is used te analysis high manganese iron-containing material in certral Lanoratore of Tiantio company.Therefore, the311:0x0led the lanoratoa personnel Uissected the cause of sax in analysis of whole iron componert, O is fonuU that the worSing ccrve of the e)rmer fluorescert instrumert cennet fulty meet the requiremerts of the analytical acccrace of ccrrent iron-containing materials-Experience lanoratora personnel conUuct reqeateb tests foo a long time,anU self-conUguro the stannarO samples of high manganese iron-containing mateoals,the worSing carve of the tuorescerce instrumert tc the low-grane anU high mnggngesenoog-coghnngnggmnheonnesnsoeUonwg，uehnmnheesheegoneotnccuonheUeheomngnhnogothohne iron anU manganese elemerts of all11'00--001：31111111materials with manganese contert less than5.07%is nceneeeU,
Key words Urawing worSing carve,low gone,high manganese000-0x101101matebal,accorate Ueheomngnhnog
0引言
天铁公司中心化验室负责全公司进厂含铁物料、合金、辅料的化验分析工作。

MXF-2400荧光光谱仪为日本岛津公司研制,X光管由美国VARIAN 公司生产,在实际生产中能够对23%~72%的含铁物"料的全铁、氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、
钾、钠、砷、铅等元素的含量进行测定。

实验室建立
收稿日期：2020-03-23
作者简介:赵征新（1076-）,本科，助理工程师，现在从事冶金分析和技术管理工作。

之初，化验的进厂含铁物料全铁品位多为50%多,品种较为单一，由于混改后技术、质量的全面提升,进厂物料的采购指标随之进行调整，其中含铁物料的全铁含量扩展到49%~69%的范围，因此给化验工作提出了新的要求。

但是由于荧光光谱仪在测定含铁物料的过程中需要加内标（三氧化二钻）,规避锰元素、三氧化二钻与全铁间的相互干扰后，才能完成全铁的精准测定，因此，以前的荧光仪工作曲线不能满足当前含铁物料的分析精度要求。

本文剖析了全铁成分分析误差的原因，发现以
荧光光谱仪高锰含铁物料工作曲线的绘制与应用
前的荧光仪工作曲线已不能完全满足现在含铁物料的分析精度要求,通过技术研发、课题攻关，自行配制高锰含铁标样，重新绘制了荧光仪工作曲线，并通过实践验证了荧光光谱仪按照新曲线分析全铁及锰元素含量的精准度。

1荧光仪工作原理及存在的问题
1.1荧光仪工作原理
从X光管发射岀来的X射线照射到样品表面,试样中的组成元素就会发射岀具有其特征波长的X 射线（或称荧光X射线）。

由于样品包含很多元素,所以发射岀来的X射线是一束包含有很多特征X 射线的混合光束。

混合光束进入安装在试样周围的分光器，每个分光器只能分岀特定波长的X射线,因此当混合光束进入分光器时，只有代表特定元素的特定波长的X射线才能被分光器的分光晶体反射岀来。

随后，特征X射线进入连接在分光器后面的检测器。

被反射岀来的特征X射线的强度与试样的元素含量成正比，这样，通过检测一定时间内X 射线的量，就能计算岀试样中元素的含量。

各种元素的特征X射线能够同时进行检测、计算和记录。

MXF2400荧光光谱仪结构见图1*1+。

图1MXF2400荧光光谱仪结构图
图1中：①转盘、②操作面板DPX-16、③冷却水供应单元CWC-16、④处理器RX-16、⑤检测器高压电源HVX-16、⑥电源PUX-16、⑦配电板。

1.2目前荧光仪分析中存在的问题
1.2.1原工作曲线已不适应当前含铁物料检验
为了精准测定每一个样品中各个元素的含量，首先要绘制适宜的X-荧光光谱仪工作曲线。

天铁公司中心化验室X-荧光熔融分析矿粉，原来绘制的工作曲线所选取的标准样品锰元素的含量普遍偏低，因此不能对高锰的含铁物料中的全铁成分进行准确分析。

因此进厂物料中的高锰的含铁物料需要交给化学检测室进行湿法分析，由于化验员较少，耗时较长,所以化验样品的数量受限。

因此,无论是进厂物料的对外结算还是用化验数据来指导生产都有滞后的现象发生。

1.2.2X-荧光光谱仪熔剂和标样量消耗过大
原X-荧光仪分析熔融样品过程中，分析一个含铁物料样品时，需要将7克四硼酸锂、1克碳酸锂、1克兰钻粉（三氧化二钻经过熔融处理）、0.8克试样完全熔融冷却后进行分析。

化验室每天约熔融含铁物料样片300个，消耗的熔剂、兰钻粉和试样都比较多，造成熔剂和标样过多的浪费。

2解决问题的方法及措施
2.1绘制新的X-荧光光谱仪工作曲线
精富矿标样中的锰元素含量都比较低,考虑兼顾全铁与高锰元素的同时精准测定，作者自行研发、攻关配制岀了高锰含量的精富矿标样（铁矿石标准样品与锰矿标样按比例称量混匀）加入到新绘制的工作曲线上去。

然后通过软件中的“锰校正”达到规避锰元素、三氧化二钻与全铁间的相互干扰，最终实现锰元素含量在5.17%以下的所有精富矿准确测定全铁的目标。

高锰含铁标样的配制表见表1。

将标准样品与化验室自行配置的高锰标样都用到绘制的荧光工作曲线上，利用系统自带的“锰校正”软件，达到低品位全铁与高含量锰元素同时测定的目的,经过多次验证，此方法完全适用，且能满足工序样品与进厂含铁物料的测定。

锰校正示意图见图2。

表1高猛含铁标样的配制表
配制方法/%TFe含量/%Mu含量/%
72.01x0.55+A x0H6625220.72
72.01x0H0+Bx0H60H20.56
64H6x0.55+A x0H557.341H6
62.27X0.50+C x0.153.525522
66.56x0.55+C x0H561H32560
66.56x0H0+B x。

,56.390520
注：1、72H1%、62H7%、66H6%分别为铁矿石的标准样品。

2、A、B、C代表不同含量的锰矿标准样品。

3、标样配制公式为：62.27二了：山x0.55+A x0H5
0.5
图2 "校正示意图见图
2.2 优化熔剂和标样的用量
经过反复试验，化验室将原熔融样品的称样
量：7.0克四硼酸锂,1.0克碳酸锂,1.0克兰钻粉,0.8
克试样，改变为现在的称样量：6.0克四硼酸锂，1.0
克碳酸锂,0.6克兰钻粉,0.6克试样，在34B 的铂金 坩埚中进行熔融，熔融冷却后的玻璃样片，与 MXF2400配置的标准试样盒相匹配（其试样盒掩蔽
盖的内径是30 mm ）。

在不影响荧光仪分析试样且 节能降耗的同时保障了化验结果的准确性。

新旧熔 样方法对比见表2。

表2新旧熔样方法对比表
项目旧熔样方法/片-新熔样方法/片-
四硼酸锂 6.53H 碳酸锂
15)15
兰钻粉H
0.5试样
0.5
3问题解决的效果
3.1高锰含铁料全铁检测精准度提高
在改变样品的熔融方法（称样量进行调整），同时
新的高锰含铁物料工作曲线投入使用后,待测样品分
别用荧光新、旧工作曲线进行反复的不同人员比对，
留样再测,标准样品验证，而且样品也用化学方法进
行了测定,同时把样品送到邢台德龙钢铁有限公司的
检测中心（通过CNAS 认可的省级实验室）进行结果 比对,比对结果都很理想。

对比情况见表3。

3.2 减少了熔剂和标样的用量
经过两个多月的研究、试验、比对，改进了称样
方法，减少了熔剂、兰钻粉和标样的用量，按每年
100 000-120 000个样品计算，每年能节省10~12
万元。

2020年上半年荧光检验工作量汇总见图
表3 2020年05月29日荧光新、旧工作曲线消耗对比表
产品样品编号部门项目TFe/%Cl/%MgO/%
SiO ./%AO04%S/%P/%TiP /4%Mn/%新线
47.320507
050 5.56 3.2005030
0504.
0545
15025中化室
化学
49.26富矿4756
邢台49.4005050H6
2H0252.
050350504205.01502
误差-0H0
0500050605060522-05005
05002-050450503新线
22H305070.25
55.0
3.10
05032
05050
0547
150.2
中化室
化学
6 0.53
富矿4760
邢台50.92050405062H625.0050350504.05200
1502.误差0H7
0504
0.10
05060527-050030.200-050520507
新线
67H70H00H02H2
0560.10605005053.305061
中化室
化学
67.56精矿
5035
邢台
37H7
05.
0.29
2H20567050.6
0500505430
05060
误差-0.540H20H70.2305070500.05000-0503205001
新线66 H3050
0H7656.0.87
0H1705044
052505047中化室
化学
65574块矿
5070
邢台
66.30
0H60H2 6.72
1.560.210050420560
05040
误差
-0H00500
0507
-0500
0H7-05004
05002-0503505007新线33H2..H 0H 456.0565
0H17
050.05375
0523CM O 中化室
化学
60556CM
精矿5077
邢台
63 H0
..H
1.53
454.05605502050705400570
误差0H0
-05000.100.22
050.
05007
05001
-05025
-05002新线
6050
0H30H02H0 1.27055450504052250534中化室
化学6050.精矿5079
邢台
6050.0H415652H005.2
05545050405230
0540误差0504
-0H0
056
0.10
0H705000
05000
-05005
-05006
荧光光谱仪高锰含铁物料工作曲线的绘制与应用
改变试剂、兰钻称样量的新熔样方法从2020 3,2020年上半年原料消耗统计汇总见图4。

图32020年上半年荧光检验工作量汇总图
原料消耗统计汇总（单位g）
■四硼酸锂■碳酸锂兰钻粉■试样
5380?55230
5075051528
60000
50000
40000
30000
20000
10000
一月二月三月四月五月六月
1774747397
1215456.；
-6821—
图42020年上半年原料消耗统计汇总图
年05月开始试用,从统计数据来看,5月和6月，与旧的称样量方法相比较工作量每月增长了约25%,但化验试剂消耗却呈下降趋势，结果令人满意。

受钢铁市场影响每年6〜10月属于钢铁市场的旺季,因此下半年化验试剂消耗在节能降耗方面的优势更加凸显。

新熔样方法年创效估算见表4。

表4新熔样方法年创效估算表
项目技术攻关前4•样-技术攻关后4•样-节约量/•样-年工作量/个原料成本元•g-每年节约成本/元四硼酸锂250650150 1.2104000碳酸锂1501500501200000560
三氧化二钻1500560541H7440标样0H0560231905563522合计233972
4结语
经对全铁成分分析误差原因的剖析,发现原荧光仪工作曲线、和熔融样品过程中的问题，通过天铁技术中心组织技术研发、课题攻关，自行配制高锰含铁标样等举措,重新绘制了荧光仪工作曲线并提岀了新的熔融方法。

实验结果表明新的熔融方法达到了公司降本增效的要求，高锰含铁物料新工作曲线的绘制完全满足了低品位、高锰含铁物料精准测定全铁含量的目的。

在满足指导配矿、生产的同时避免了外购矿结算时产生的不必要成本损失，公平、公正、准确、咼效地完成每一次化验任务。

参考文献
[11日本岛津公司分析与测试分公司，多道荧光光谱仪MXF-2440使用说明书，日本.东京。